Момент трения в шкворневых узлах автомобилей

Анализ конструктивных параметров шкворневых узлов грузовых автомобилей показал следующее:

* в автомобилях ЗИЛ, ГАЗ, КамАЗ, колесных формул 4х2; 6х4, в шкворневых узлах установлены подшипники скольжения (две втулки и пята). Момент трения в шкворневом узле этой конструкции максимальный. Примем его равным 100%;

* в автомобилях КрАЗ, МАЗ, колесных формул 4х2; 6х4, в шкворневых узлах установлены две втулки и упорный шариковый подшипник. Момент трения в шкворневом узле этой конструкции меньше от предыдущего и составляет порядка 52%;

* в автомобилях КрАЗ, МАЗ, ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, колесных формул 6х6; 4х4, в шкворневых узлах установлены два радиально-упорные подшипника. Момент трения в шкворневом узле значительно меньший от двух предыдущих и составляет только порядка 10%. Заметим, что такая конструкция шкворневого узла при определенных условиях вызывает автоколебания управляемых колес;

* в автомобилях MAGIRUS, колесной формулы 6х4, в шкворневых узлах установлены два игольчатых подшипника и пята. Момент трения в шкворневом узле этой конструкции практически такой, как в конструкции с упорным шариковым подшипником и двумя втулками, и составляет порядка 52%;

* в автомобилях Volvo, колесных формул 6х4; 4х2, в шкворневых узлах установлены один радиально-упорный подшипник и втулка. Момент трения в этой конструкции шкворневого узла занимает среднее значение от рассмотренных выше конструкций и составляет порядка 33%.

* в экспериментальном переднем мосте КамАЗ, колесной формулы 6х4, в шкворневых узлах установлены два игольчатых и упорный шариковый подшипники качения. Момент трения в этой конструкции самый малый и составляет порядка 4%. Эксплуатация автомобиля с такой конструкцией шкворневого узла невозможна, поскольку появились резонансные автоколебания при скорости 55 км/ч.

Из приведенного следует, что в шкворневых узлах автомобилей применяются подшипники скольжения (втулки, пята) и подшипники качения (упорный шариковый, радиально-упорные роликовые, игольчатые). Величина момента трения в шкворневом узле будет зависеть прежде всего от типа и конструкции применяемых подшипников. Поскольку в подшипниках скольжения коэффициент трения-скольжения составляет для пары сталь-бронза порядка 0,1, а для подшипников качения коэффициент трения-качения находится в пределах 0,001…0,003, поэтому в конструкции шкворневого узла с подшипниками качения момент трения существенно меньший.

Рассмотрим определение момента трения в каждом из подшипников, применяемых в конструкциях шкворневых узлов автомобилей.

Момент трения во втулке определяется по формуле

, (9.26)

где Р_вт - усилие, действующее на

втулку;

d_вт - диаметр втулки;

f_c коэффициент трения- скольжения во втулке, который для сопряжения бронза-сталь принимается f_c=0,1.

Рис. 9.9 Втулка

Момент трения в пяте равен

, (9.27)

где P_пят - усилие, действующее на пяту;

d₁, d₂ - диаметры пяты соответственно

наружный и внутренний;

f_c - коэффициент трения-скольжения.

Для сопряжения бронза-сталь рекомендуется принимать f_c =0,1.

Рис.9.10 Пята

Момент трения в радиально- упорном подшипнике определяется так

M_кон = R_N×Д×f_к, или

, (9.28)

где R_N - нормальная к беговой дорожке подшипника реакция;

Р- осевая сила, действующая на радиально-упорный подшипник ;

Д - средний диаметр дорожки качения внутреннего кольца подшипника;

f_к - коэффициент трения-качения в радиально-упорном подшипнике;

-угол между осью ролика и осью вращения подшипника.

Рис.9.11 Радиально-упорный подшипник качения

Анализ проведенных исследований на Камском и Кременчугском автомобильных заводах показал, что коэффициент трения -качения в расчетах рекомендуется принимать в пределах f_к = 0,0015...0,002. При этом с увеличением нагрузки на подшипники коэффициент несколько возростает, однако его значение не превышает 0,002.

Момент трения в упорном шариковом подшипнике

определяется по формуле